中国科学院海洋所王珍岩研究团队揭示2021-2022年山东特大海带灾害事件中的差异化环境响应机制！

近日，中国科学院海洋研究所王珍岩研究团队在国际学术期刊Regional Studies in Marine Science上发表研究成果，揭示了山东荣成和长岛海带养殖区对2021年秋季华北极端降雨事件引发的山东特大海带灾害事件中的差异化环境响应机制。

海带（Saccharina japonica）是世界上海水养殖最广泛的海藻物种。山东省是我国最重要的海带主产区之一，其中荣成和长岛养殖区产量分别占全省海带产量的80%和10%左右。2021年秋季至2022年春季，山东荣成地区爆发了有史以来最严重的海带大规模死亡灾害，对当地海带养殖业造成了毁灭性打击。在前期研究中，研究团队综合分析多学科遥感和现场观测数据，揭示了2021年秋季在华北内陆地区发生的极端降雨事件引发荣成海带大规模死亡灾害的连锁环境响应过程，阐明了极端降雨事件通过改变黄河径流引发山东半岛沿岸流异常入侵过程，导致荣成海带养殖区出现异常低悬浮体浓度、高叶绿素a浓度和磷营养盐限制条件的复杂致灾机制(Li et al., 2024)。然而，此次灾害发生时，同样位于山东半岛北部沿海的长岛海带养殖区却没有发生类似的海带死亡灾害，海带产量甚至较往年有所增长。为什么在同一次异常沿岸流入侵过程中沿途的荣成和长岛两个海带养殖区出现了差异化的响应结果？厘清这一科学问题对于深入理解此类养殖生态灾害的形成机制和制定科学的防灾减灾策略等具有重要意义。

针对以上问题，研究团队针对性地对荣成和长岛养殖区致灾环境因子的时空变化过程进行对比分析，发现秋、冬季长岛海带主产区（即北方五岛海域，NFIs，图1和图2）海域的悬浮体分布主要受季节性风浪作用引起的海底沉积物再悬浮作用主导，为该海域海带生长提供了稳定、适宜的光照和营养盐条件。2021年秋季发生的山东半岛沿岸流异常入侵是由华北极端降雨事件引发异常的黄河入海径流叠加季节性西北风作用建立的渤海-北黄海海表面高度差引起的斜压梯度力共同驱动，导致在沿岸流途经海域形成具有悬浮体浓度显著降低、叶绿素a浓度显著升高、磷营养盐限制等特征的异常水体环境。正是该异常水体随沿岸流扩散到荣成海带养殖区，诱发该海域养殖海带幼苗发生大面积病害，导致发生大规模海带死亡灾害。而在长岛海带养殖区，因为受到在山东半岛沿岸流与黄海暖流之间形成的温度锋面的阻隔，该异常水体未能扩散到长岛海带主产区，使其免受此次灾害性环境过程的影响，甚至其当年海带产量增加了7.4%。该温度锋面在秋、冬季常态存在，可有效阻隔山东半岛沿岸流水体对长岛海带养殖区产生影响（图3），标示着该海带养殖区天然具有免受此类灾害性环境过程破坏的有利条件。该成果是研究团队在揭示引发2021-2022年山东荣成海带大规模死亡灾害的环境驱动机制后取得的又一重要进展，可为未来应对气候变化背景下的近海养殖生态灾害、因地制宜地制定防灾减灾策略等提供科学依据。

论文第一作者为中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室特别研究助理李文建，通讯作者为王珍岩研究员。研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金和山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室开放基金等项目的联合资助。

图1 研究区位置及区域背景概况，其中：(c)为长岛海域，图中白色虚线区为长岛海带主产区所在的北方五岛(NFIs)海域；(d)为荣成海带养殖区海域。

图2 长岛海带养殖区悬浮体（mg L−1; a, b）和叶绿素a浓度（mg m−3；c, d）的气候态平均（a, c）和异常（b, d）特征。黑色实线框表示长岛海带主产区，即北方五岛 (NFIs) 海域。黑色虚线表示异常沿岸流水体的北部边界。

图3 2002年至2022年11月份沿G断面（见图1b）分布的海表面温度梯度(SSTG)变化（彩色实线）和温度锋面位置（彩色圆点）；红色虚线表示位于长岛海带主产区北方五岛(NFIs)最南部的砣矶岛和大钦岛位置。

论文信息：

Li, W., Wang, Z.*, Xue, X., & Sun, J. (2025). Differential Response Mechanisms of Kelp Aquaculture in Rongcheng and Changdao, Shandong Province, to Abnormal Coastal Currents in Autumn 2021. Regional Studies in Marine Science, 104235. https://doi.org/10.1016/j.rsma.2025.104235.

Li, W., Wang, Z.*, Cui, Q., Sun, X.,& Huang, H. (2024). Coastal ecological disasters triggered by an extreme rainfall event thousands of kilometers inland. Communications Earth & Environment 5, 238. https://doi.org/10.1038/s43247-024-01418-3.

• 信息来源：中国科学院海洋所。

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